(57)【要約】  低応力反射性光学部品を提供する。上記反射性光学部品は、基板、スペクトル薄膜積層体、及び応力補償薄膜積層体を含む。上記応力補償積層体は、上記スペクトル積層体と上記基板との間に位置決めされ、上記スペクトル積層体内に存在する内部応力を相殺する又は打ち消す内部応力を含むよう設計される。スペクトル積層体内の応力の低減は、光学部品の表面歪みの低減又は排除につながる。優れた性能特性の反射性光学部品が得られる。
2019502158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板；
第１の応力‐厚さ係数を有する、反射性積層体；及び
前記第１の応力‐厚さ係数に対向する第２の応力‐厚さ係数を有する、応力補償積層体
を備える、鏡。
【請求項２】
前記基板はＡｌ又はＡｌの合金である、請求項１に記載の鏡。
【請求項３】
前記反射性積層体は２つ以上の層を含む、請求項１又は２に記載の鏡。
【請求項４】
前記２つ以上の層は反射層及び界面層を含む、請求項３に記載の鏡。
【請求項５】
前記反射層はＡｇを含む、請求項４に記載の鏡。
【請求項６】
前記応力補償積層体は、遷移金属酸化物、希土類酸化物又は酸フッ化物化合物を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の鏡。
【請求項７】
前記２つ以上の層は、酸化物化合物を含む第１の層と、酸フッ化物化合物を含む第２の層とを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の鏡。
【請求項８】
前記応力補償積層体は、張力下の第１の層と、圧縮下の第２の層とを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の鏡。
【請求項９】
前記応力補償積層体は、Ｎｂ２Ｏ５の層及びＹｂＯｘＦｙの層を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の鏡。
【請求項１０】
前記第１の応力‐厚さ係数は圧縮であり、前記第２の応力‐厚さ係数は引張である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の鏡。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１５年１２月１７日出願の米国仮特許出願第６２／２６８，７１１号の優先権の便益を主張するものであり、上記仮特許出願の内容は信頼できるものであり、その全体が参照により本出願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本記載は反射性光学部品に関する。より詳細には、本記載は、反射性コーティングを備える鏡に関する。より詳細には、本記載は、応力補償型反射性コーティングを備える鏡に関する。
【背景技術】
【０００３】
反射性光学部品は、多くの航空宇宙及び防衛用途における監視システムの重要な構成部品である。高度な監視システムを備える無人航空機の爆発的な成長により、汎用性を有する軽量な反射性光学部品に対する需要が高まっている。反射性光学部品の性能は主に、表面の特性に左右されるため、反射性光学部品の重量を削減するための典型的な戦略は、基板の厚さを削減することである。しかしながら、基板を薄くすることにより、反射性光学部品のアスペクト比が増大する。これまでにない大きな表面積を有する反射性光学部品に対する需要により、アスペクト比の更なる増大が必要となる。
【０００４】
大きなアスペクト比は、反射性光学部品にとって問題となる。というのは、表面の状態が、基板内の残留応力に対して更に敏感となるためである。残留内部応力は、基板材料の製造又は機械加工に使用されるプロセス中に、基板内に頻繁に発生する。基板を薄くするにつれて、基板は残留内部応力及び応力緩和を支持できなくなる。基板内の残留内部応力の緩和は、表面及び表面上に配置された光学コーティングの歪みにつながり、これは光学的性能を低減する。
【０００５】
コーティングは、反射性光学部品内の応力の別の源である。コーティングに使用される材料は基板材料とは異なり、格子定数及び熱膨張特性の不一致をもたらし、これらはコーティング内に残留応力を発生させ得る。コーティング材料は、昇（高）温堆積法を用いて、基板上に薄膜として形成されることが多い。コーティング及び基板の熱膨張係数の差により、コーティングを堆積温度から冷却する際にコーティング内に熱応力が生成される。コーティングの応力はまた、コーティングの微小構造、及びコーティングの形成に使用される加工条件によっても引き起こされる場合がある。例えばコーティングの高密度化が望ましい場合があり、これはプラズマ支援型又はイオン衝撃技法によって実現できる。プラズマ又はエネルギイオンへのコーティングの曝露は、コーティング内に応力を生成し得る。コーティング内の応力の存在は、コーティングの表面形状の歪みにつながり得る。基板が十分に厚い場合、基板は変形を比較的受けにくく、コーティング内部応力によって引き起こされるコーティング表面の歪みを阻害できる。しかしながら、軽量な反射性光学部品を得るための努力において基板を薄くすると、コーティングの表面の歪みを阻害できにくくなり、光学的性能について妥協することになる。
【０００６】
コーティング内の内部応力を防止又は緩和するための複数の戦略が提案されている。ある戦略では、コーティングの応力を、基板内の応力で相殺する。この戦略では、コーティングの応力が予想可能である場合、基板の表面を、コーティング応力を打ち消す相殺用応力を含むように設計（成形、切断又はその他の方法で構成）できる。コーティングが例えば、未修正の基板を有する光学部品に対して２つの正の強度の波を付加する場合、上記未修正の基板を、２つの負の強度の波を含むように機械加工することによって修正できる。得られる光学部品は、正味の強度の差がゼロとなり、未修正の基板の光強度を保持する。しかしながら、特に複雑な幾何学的形状の光学部品において、コーティングの応力の予想が困難となり得るため、この戦略の実装は困難である。補償用の応力を含むように基板を修正すると、製作の観点からも実用上の課題が提示される場合がある。
【０００７】
第２の戦略は、基板の、反射性コーティングとは反対側に、補助コーティングを追加することを伴う。基板の対向する両側部に同一のコーティングを堆積させると、互いに打ち消し合う応力がコーティングに提供され、これにより表面の歪みが防止される。しかしながら、基板の前面及び背面の幾何学的形状が異なるため、この戦略の実装は困難である場合が多い。例えば基板の背面は、設置用ハードウェアを収容できるよう適合させる、若しくは成形する必要がある場合が多く、及び／又は基板を軽量化するために一様でない様式で材料を除去することにより、修正されている場合が多い。
【０００８】
第３の戦略は、コーティングを形成するために使用される堆積プロセスを、内部応力が小さいコーティング又はコーティング内の層を提供するように適合することである。内部応力が小さいコーティング又はコーティング内の層を形成できる場合が多いが、応力の低減には、個々の層における構造的緩和が付随する場合が多く、これはコーティングの構造を、光学的特性を損なうように変化させる。例えば応力を低減するためのある機序は、多孔率が高いコーティングを形成することである。多孔質コーティングは、高密度のコーティングより低い応力を有するが、これらが提供する光学的特性が劣っていることがあるため、性能の観点からは好ましくない（例えば、多孔質コーティングでは、近ＵＶ及び可視スペクトル範囲における反射率が低下することが多く、散乱は増大することが多い；水関連帯域（ｗａｔｅｒ‐ｒｅｌａｔｅｄ  ｂａｎｄ）における（例えば２．９μｍにおける）吸収の増大は、化学的及び機械的特性に悪影響を及ぼすことが多い）。個々の層において応力を低減するための努力により、層の構造の変化が誘発されることもあり、これは、コーティング内の隣接する層の光学的特性又は適合性についての妥協をもたらす、空隙又は他の欠陥を生成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
低応力又は無応力反射性光学部品に対する需要が存在する。特に、基板内及び／又は反射性コーティングそれ自体の中の残留応力によって引き起こされる反射性コーティングの歪みの最小化に対する需要が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
低応力反射性光学部品を提供する。上記反射性光学部品は、基板、スペクトル薄膜積層体、及び応力補償薄膜積層体を含む。上記応力補償積層体は、上記スペクトル積層体と上記基板との間に位置決めされ、上記スペクトル積層体内に存在する内部応力を相殺する又は打ち消す内部応力を含むよう設計される。スペクトル積層体内の応力の低減は、光学部品の表面歪みの低減又は排除につながる。優れた性能特性の反射性光学部品が得られる。
【００１１】
本記載の範囲は：
基板；
第１の応力‐厚さ係数を有する、反射性積層体；及び
上記第１の応力‐厚さ係数に対向する第２の応力‐厚さ係数を有する、応力補償積層体
を備える、鏡にまで及ぶ。
【００１２】
本記載の範囲は：
基板上に応力補償積層体を形成するステップ；及び
上記応力補償積層体上にスペクトル積層体を形成するステップ
を含む、鏡を作製する方法にまで及ぶ。
【００１３】
更なる特徴及び利点は、以下の「発明を実施するための形態」に記載され、またその一部は、当業者には、「発明を実施するための形態」の記載から容易に明らかとなるか、又は本明細書及び請求項並びに添付の図面に記載される実施形態を実践することにより認識されるであろう。
【００１４】
以上の「発明の概要」及び以下の「発明を実施するための形態」はいずれも例示的なものにすぎず、請求項の本質及び特性を理解するための概観又は枠組みを提供することを意図したものであることを理解されたい。
【００１５】
添付の図面は、更なる理解を提供するために含まれており、また本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。これらの図面は、本記載の選択された態様を例示し、本明細書と併せて、本説明に包含される方法、製品及び組成物の原理及び動作を説明する役割を果たす。図面に示されている特徴は、本説明の選択された実施形態の例示であり、必ずしも適切な縮尺で描画されていない。
【００１６】
本明細書は、本説明の主題を特に指摘して明確に請求する特許請求の範囲で結ばれるが、本明細書は、以下の説明を添付の図面と共に解釈することによって、より良好に理解されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】応力補償積層体及び反射性積層体を有する、反射性光学部品
【図２】反射層、接着層、調節層及び保護層を含む、スペクトル積層体
【図３】結晶Ｓｉ（１００）基板の表面形状計測定値
【図４】結晶Ｓｉ（１００）基板上のＹｂＯｘＦｙの層の表面形状計測定値
【図５】結晶Ｓｉ（１００）基板の表面形状計測定値
【図６】結晶Ｓｉ（１００）基板上のＮｂ２Ｏ５の層の表面形状計測定値
【図７】結晶Ｓｉ（１００）基板上にスペクトル積層体を有する、反射性光学部品
【図８】結晶Ｓｉ（１００）基板上に応力補償積層体及びスペクトル積層体を有する、反射性光学部品
【図９】結晶Ｓｉ（１００）基板上に応力補償積層体及びスペクトル積層体を有する、反射性光学部品
【図１０】結晶Ｓｉ（１００）基板上に応力補償積層体及びスペクトル積層体を有する、反射性光学部品
【図１１】未コーティング基板の表面の上面図及び斜視図
【図１２】反射性コーティングを有する基板の表面の上面図及び斜視図
【図１３】未コーティング基板の表面の上面図及び斜視図
【図１４】反射性コーティングを有する基板の表面の上面図及び斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図示されている実施形態は本質的に例示であり、「発明を実施するための形態」又は特許請求の範囲の範囲を限定することを意図したものではない。可能な限り、図面全体を通して、同一の又は同様の特徴を指すために同一の参照番号を使用する。
【００１９】
本開示は、本発明を実現可能とする教示として提供されるものであり、以下の説明、図面、実施例及び特許請求の範囲を参照することにより、より容易に理解できる。この目的のために、関連技術分野の当業者は、本明細書に記載の実施形態の様々な態様に対して多くの変更を実施しても、その有益な結果を依然として得られることを認識及び理解するであろう。また、これらの実施形態の望ましい便益のうちの一部を、複数の特徴のうちの一部を選択し、他の特徴を利用しないことによっても得ることができることは、明らかであろう。従って当業者は、多くの修正及び適合が可能であり、また特定の状況においては望ましい場合さえあり、これらが本開示の一部であることを認識するだろう。従って、別段の記載がない限り、本開示は、開示されている具体的な組成物、物品、デバイス及び方法に限定されないことを理解されたい。また、本明細書で使用される用語法は、特定の態様を説明することのみを目的としたものであり、限定を意図したものではないことも理解されたい。
【００２０】
本開示の方法及び組成物のために使用できる、本開示の方法及び組成物と併せて使用できる、本開示の方法及び組成物のための準備に使用できる、又は本開示の方法及び組成物の実施形態である、材料、化合物、組成物及び成分を開示する。これらの及びその他の材料が本明細書において開示されており、これらの材料の組み合わせ、サブセット、相互作用、グループ等が開示されている一方で、これらの材料の多様な組み合わせ並びに置換それぞれに対する具体的言及が明示的に開示され得ない場合、各上記組み合わせ及び置換は個別に及び集合的に、本明細書において具体的に考慮され、記載されるものとすることを理解されたい。よって、置換物のクラスＡ、Ｂ、及び／又はＣが開示され、また置換物のクラスＤ、Ｅ、及び／又はＦも開示され、組み合わせの実施形態の一例であるＡ‐Ｄが開示されている場合、それぞれを個別に、及び集合的に考慮する。よってこの例では、各組み合わせＡ‐Ｅ、Ａ‐Ｆ、Ｂ‐Ｄ、Ｂ‐Ｅ、Ｂ‐Ｆ、Ｃ‐Ｄ、Ｃ‐Ｅ及びＣ‐Ｆが具体的に考慮され、Ａ、Ｂ、及び／又はＣ；Ｄ、Ｅ、及び／又はＦ；並びに例示的組み合わせＡ‐Ｄという開示から開示されているものとみなされるものとする。同様に、これらのいずれのサブセット又は組み合わせも、具体的に考慮及び開示される。よって例えば、Ａ、Ｂ、及び／又はＣ；Ｄ、Ｅ、及び／又はＦ；並びに例示的組み合わせＡ‐Ｄの開示から、サブグループＡ‐Ｅ、Ｂ‐Ｆ及びＣ‐Ｅが具体的に考慮され、また開示されているものとする。この概念は、組成物のいずれの成分、並びに本開示の組成物の作製方法及び使用方法のステップを含むがこれらに限定されない、本開示の全ての態様に適用される。よって、実施可能な様々な追加のステップが存在する場合、これらの追加のステップはそれぞれ、本開示の方法のいずれの具体的実施形態又は実施形態の組み合わせを用いて実施できること、及びこのような組み合わせがそれぞれ考慮され、開示されているものとみなされるものとすることが理解される。
【００２１】
本明細書、及び後続の特許請求の範囲において、以下の意味を有するものとして定義される多数の用語を参照する。
【００２２】
「…を含む（ｉｎｃｌｕｄｅ、ｉｎｃｌｕｄｅｓ等の用語）」は、包含するものの限定しないこと、即ち包括的ではあるものの排他的ではないことを意味する。
【００２３】
用語「約（ａｂｏｕｔ）」は、別段の記載がない限り、全ての項を修飾する。例えば「約１、２、又は３」は「約１、約２、又は約３」と同等であり、更に約１〜３、約１〜２、及び約２〜３を含む。組成物、成分、原料、添加剤及び同様の態様に関して開示されている具体的な好ましい値、並びにその範囲は、単なる例示のためのものであり、他の定義された値、又は定義された範囲内の他の値を排除するものではない。本開示の組成物及び方法は、本明細書に記載のいずれの値、又は複数の値、具体的な値、より具体的な値及び好ましい値のいずれの組み合わせを有するものを含む。
【００２４】
本明細書中で使用される場合、名詞は、別段の記載がない限り、「少なくとも１つの」又は「１つ以上の」対象を指す。
【００２５】
本明細書中で使用される場合、「接触（ｃｏｎｔａｃｔ）」は、直接接触又は間接接触を指す。直接接触は、介在材料が存在しない接触を指し、間接接触は、１つ以上の介在材料を通した接触を指す。直接接触状態の要素は互いに接している。間接接触状態の要素は、互いに接していないが、介在材料又は一連の介在材料に接しており、上記介在材料、又は上記一連の介在材料のうちの少なくとも１つは、他方の要素に接する。接触状態の要素は、しっかりと接合されていても、緩く接合されていてもよい。「接触させること（ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ）」は、２つの要素を直接接触又は間接接触の状態に配置することを指す。直接（間接）接触状態の要素は、「互いに直接（間接的に）接触している（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  （ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）  ｃｏｎｔａｃｔ  ｅａｃｈ  ｏｔｈｅｒ）」と言い表される。
【００２６】
本明細書中で使用される場合、「直接隣接する（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ａｄｊａｃｅｎｔ）」は、直接接触していることを意味し、ここで「直接接触（ｄｉｒｅｃｔ  ｃｏｎｔａｃｔ）」は、接している関係を表す。１つ以上の介在領域又は層で隔てられた要素は、本明細書では「間接的に隣接する（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ  ａｄｊａｃｅｎｔ）」と表現され、互いに間接的に接触している。用語「隣接する（ａｄｊａｃｅｎｔ）」は、互いに直接又は間接的に隣接する要素を包含する。
【００２７】
これより、本説明の例示的実施形態について詳細に言及する。
【００２８】
本記載は、低応力反射性コーティングを有する反射性光学部品を提供する。低応力反射性コーティングは、スペクトル積層体及び応力補償積層体を含む、多層薄膜構造体である。スペクトル積層体は１つ以上の層を含み、上記層のうちの少なくとも１つは反射層である。応力補償積層体は１つ以上の層を含み、また、応力補償積層体の不在下でスペクトル積層体内に存在する応力を相殺する又は打ち消すよう設計される。反射性コーティング及び応力補償積層体を有する反射性光学部品の概略図を図１に示す。反射性光学部品１０は基板２０を含む。応力補償積層体３０は基板２０に接触し、スペクトル積層体４０は応力補償積層体３０に接触する。図１に示す実施形態では、応力補償積層体３０は基板２０に直接接触し、スペクトル積層体４０は応力補償積層体３０に直接接触する。スペクトル積層体４０は基板２０に間接的に接触する。他の実施形態では、追加の層（例えばバリア層、耐腐食層、接着層、接着改善層等）を、基板２０と応力補償積層体３０との間及び／又は応力補償積層体３０とスペクトル積層体４０との間に配置してよい。
【００２９】
低応力反射性コーティングのための基板として、多様な材料を使用できる。代表的な基板材料としては、Ａｌ、Ａｌの合金（例えばＴ６０６１  Ａｌ）、Ｍｇ、Ｍｇの合金、Ｓｉ、炭素、グラファイト、誘電体、金属酸化物、ＳｉＯ２、セラミック、及びガラスが挙げられる。軽量な光学部品のために、薄い基板が好ましい。典型的な基板厚さは、１００ｎｍ〜１０ｍｍ、又は２００ｎｍ〜５ｍｍ、又は３００ｎｍ〜３ｍｍ、又は４００ｎｍ〜２ｍｍ、又は５００ｎｍ〜１ｍｍである。
【００３０】
スペクトル積層体は反射層を含み、また任意に、１つ以上の接着層、調節層及び保護層を含む。例示的なスペクトル積層体を図２に示す。スペクトル積層体５０は、界面層５５及び７０、１つ以上の反射層６０、１つ以上の調節層８０、並びに１つ以上の保護層９０を含む。
【００３１】
界面層は、スペクトル積層体の層間、又はスペクトル積層体と応力補償積層体との間の、接着、又はガルバニー電流的適合性を改善できる。一実施形態では、１つの界面層は反射層及び調節層に直接隣接する。別の実施形態では、１つの界面層は、反射層と、応力補償積層体の１つの層とに直接隣接する。代表的な界面層は、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎｉ‐Ｃｒ合金（例えばニクロム）、Ｎｉ‐Ｃｕ合金（例えばモネル）、Ｔｉ、ＴｉＯ２、ＺｎＳ、Ｐｔ、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＡｌＯｘＮｙ、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３：Ｓｎ）、Ｂｉ、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＳｉＯｘＮｙ、ＤＬＣ（ダイヤモンド様炭素）、ＭｇＦ２、ＹｂＦ３、及びＹＦ３のうちの１つ以上を含む。界面層は、反射層との適合性に基づいて選択される。界面層の厚さは０．２ｎｍ〜２５ｎｍであってよく、界面層が金属である場合には、（光の寄生吸光を防止するために）厚さ範囲の終端が比較的小さいこと（例えば０．２ｎｍ〜２．５ｎｍ、又は０．２ｎｍ〜５ｎｍ）がより適当であり、界面層が誘電体である場合には、厚さ範囲の終端が比較的大きいこと（例えば２．５ｎｍ〜２５ｎｍ、又は５ｎｍ〜２５ｎｍ）がより適当である。
【００３２】
スペクトル積層体は１つ以上の反射層を含む。１つ以上の反射層は好ましくは、紫外（ＵＶ）、近紫外（ＮＵＶ）、可視（ＶＩＳ）、近赤外（ＮＩＲ）、短波赤外（ＳＷＩＲ）、中波赤外（ＭＷＩＲ）及び長波赤外（ＬＷＩＲ）帯域のうちの１つ以上において高い反射率を提供する。１つ以上の反射層は、金属又は金属合金を含む。銀（Ａｇ）は、広範な波長範囲にわたる高い反射率、低い偏光分離及び低い放射率を示すため、好ましい反射層である。他の反射層は、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｐｔ及びＮｉからなる群から選択される１つ以上の元素を含む、元素材料又は合金材料である。反射層（又は２つ以上の反射層の組み合わせ）の厚さは、２５ｎｍ〜５００ｎｍ、又は５０ｎｍ〜４００ｎｍ、又は７５ｎｍ〜３００ｎｍ、又は１００ｎｍ〜２５０ｎｍであってよい。反射層は、１つ以上の界面層に直接隣接してよく、又は応力補償積層体の１つの層に直接隣接してよく、調節層に直接隣接してよく、又は保護層に直接隣接してよい。
【００３３】
スペクトル積層体は１つ以上の調節層を含む。１つ以上の調節層は、反射層に直接隣接して、又は界面層に直接隣接して、又は保護層に直接隣接して位置決めしてよい。１つ以上の調節層は、所定の波長範囲において反射を最適化するよう設計される。１つ以上の調節層は典型的には、高屈折率材料及び低屈折率材料を、又は高屈折率材料、中間屈折率材料及び低屈折率材料を、交互に組み合わせて含む。調節層に使用される材料は好ましくは、０．４μｍ〜１５．０μｍの波長範囲における吸収率が低い。誘電体酸化物及びフッ化物が、調節層のための好ましい材料である。調節層のための代表的な材料としては、ＹｂＦ３、ＧｄＦ３、ＹＦ３、ＹｂＯｘＦｙ、ＧｄＦ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、Ｔａ２Ｏ５、及びＺｎＳが挙げられる。１つ以上の調節層の（個別の又は組み合わせた）厚さは、７５ｎｍ〜３００ｎｍであってよい。一実施形態では、スペクトル積層体は、ＹｂＦ３及びＺｎＳを調節層として含む。別の実施形態では、スペクトル積層体は、ＹｂＯｘＦｙ及びＮｂ２Ｏ５を調節層として含む。
【００３４】
保護層は、擦過傷に対する耐性、機械的損傷に対する耐性、及び化学的耐久性を提供する。保護層のための代表的な材料としては、ＹｂＦ３、ＹｂＦｘＯｙ、ＹＦ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、及びＳｉ３Ｎ４が挙げられる。１つ以上の保護層は、反射性コーティングの上部層である。１つ以上の保護層は、１つ以上の調節層の性能を妨害しないよう、又は１つ以上の調整層の性能を変化させないよう、選択してよい。１つ以上の保護層の厚さは、６０ｎｍ〜２００ｎｍであってよい。
【００３５】
スペクトル積層体は、１つ以上のバリア層（図２には図示されていない）も含んでよい。バリア層は、スペクトル積層体と応力補償積層体との間に位置決めしてよく、応力補償積層体に由来する不純物又は元素によってスペクトル積層体が汚染されるのを防止するよう作用してよい。バリア層は、応力補償積層体と基板との間に位置決めしてもよく、応力補償積層体と基板との間のガルバニー電流的適合性を保証するよう作用してよい。１つ以上のバリア層はまた、基板を封止すること、又は腐食剤が基板に接触するのをブロックすることによって、基板を腐食から保護するよう作用してよい。１つ以上のバリア層はまた、基板を摩耗から保護してよい。代表的なバリア層は、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＳｉＮ、ＴｉＯ２、ＤＬＣ（ダイヤモンド様炭素）、Ａｌ、ＣｒＮ、及びＳｉｘＮｙＯｚを含む。１つ以上のバリア層の厚さは、１００ｎｍ〜５０μｍ、又は５００ｎｍ〜１０μｍ、又は１μｍ〜５μｍであってよい。
【００３６】
応力補償積層体はまた、バリア層又はバリア層とスペクトル積層体との組み合わせの中の応力を補償できる。一実施形態では、応力補償積層体はバリア層とスペクトル積層体との間にあり、バリア層及びスペクトル積層体のうちの一方又は両方の中の応力を打ち消すよう作用する。別の実施形態では、バリア層が省略され、応力補償積層体は、腐食及び摩耗に対する基板の耐性を改善する層を含むように設計される。
【００３７】
応力補償積層体は１つ以上の層を含み、低応力反射性コーティングを提供するために、スペクトル積層体内に存在する応力を打ち消す又は相殺する応力を示すよう設計される。ある非限定的なモデルでは、理論によって束縛されることを望むものではないが、応力補償の原理は、スペクトル積層体の応力‐厚さ係数と応力補償積層体の応力‐厚さ係数との平衡化、近似的平衡化又は打ち消し合いを包含する。ある層の応力‐厚さ係数は、式（１）：
Ｓ＝σｔ      式（１）
によって与えられ、ここでσは上記層の平均残留応力であり、ｔは上記層の厚さである。複数の層からなる積層体の応力‐厚さ係数は、式（２）：
【００３８】
【数１】
2019502158.tif 000003
【００３９】
によって与えられ、ここでｉは積層体内の層のインデックスであり、ｎは積層体内の層の数であり、σｉは積層体のｉ番目の層の応力であり、ｔｉは積層体のｉ番目の層の厚さである。
【００４０】
スペクトル積層体の応力‐厚さ係数（Ｓｓ）と応力補償積層体（Ｓｃ）の応力‐厚さ係数との平衡化の条件は、式（３）：
Ｓｃ＝−ＳＳ
によって与えられ、ここで負の記号は、応力補償積層体内の応力の性質が、スペクトル積層体内の応力に対向するものであることを説明するものである。本記載の目的のために、引張応力を正の応力とみなし、圧縮応力を負の応力とみなす。例えばスペクトル積層体の応力が引張応力である場合、応力補償積層体の応力は圧縮応力となるよう設計される。同様に、スペクトル積層体の応力が圧縮応力である場合、応力補償積層体の応力は引張応力となる。スペクトル積層体と応力補償積層体との間の、このような応力の関係は、本明細書では対向応力関係と呼ぶ場合がある。即ち、応力補償積層体内の応力は、スペクトル積層体内の応力に対向すると表現できる。スペクトル積層体に対する応力補償積層体の、対向する引張応力‐圧縮応力関係は、応力補償積層体内の応力によるスペクトル積層体内の応力の補償をもたらす。式（３）に負の符号が含まれていることは、応力平衡化の条件下において、応力補償積層体の引張（圧縮）応力の大きさが、（応力‐厚さ係数によって）スペクトル積層体の圧縮（引張）応力の大きさと均衡していることを意味する。
【００４１】
１つの層内における応力の引張：圧縮の性質を、本明細書では上記層の応力の状態、又は応力状態と呼ぶ場合がある。張力下の層は引張応力を示し、これは張力下の状態（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｔｅｎｓｉｏｎ）又は引張状態（ｔｅｎｓｉｌｅ  ｓｔａｔｅ）である。圧縮下の層は圧縮応力を示し、これは圧縮下の状態（ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）又は圧縮状態（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  ｓｔａｔｅ）である。同様に、張力下の積層体は正味の引張応力を示し、これは正味張力下の状態（ｎｅｔ  ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｔｅｎｓｉｏｎ）又は正味引張状態（ｎｅｔ  ｔｅｎｓｉｌｅ  ｓｔａｔｅ）である。圧縮下の積層体は正味の圧縮応力を示し、これは正味圧縮下の状態（ｎｅｔ  ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）又は正味圧縮状態（ｎｅｔ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  ｓｔａｔｅ）である。正の符号を有する応力‐厚さ係数は、引張状態と呼ばれる場合があり、負の符号を有する応力‐厚さ係数は、圧縮状態と呼ばれる場合がある。対向する応力‐厚さ係数は反対の符号を有し、層内の応力又は積層体内の正味応力に関する反対の符号を反映する。
【００４２】
本記載は、式（３）が厳密に遵守されることによって示される応力‐厚さ係数の精密な平衡化を越える範囲にまで広がり、これにより、応力‐厚さ係数の近似的平衡化、又は反射性コーティング内に応力補償積層体が含まれる場合にスペクトル積層体内の応力の少なくとも部分的な補償が発生するよう、応力補償積層体内の応力σｃの符号がスペクトル積層体の応力σＳと反対となる、応力‐厚さ係数間のいずれの関係を含む。実施形態は、対向する応力を有する１つ以上のスペクトル積層体及び１つ以上の応力補償積層体のいずれの組み合わせを含む、反射性コーティングを含む。
【００４３】
応力補償積層体の応力‐厚さ係数の大きさは、スペクトル積層体の応力‐厚さ係数の大きさの±４０％であり、又は応力補償積層体の応力‐厚さ係数の大きさは、スペクトル積層体の応力‐厚さ係数の大きさの±３０％であり、又は応力補償積層体の応力‐厚さ係数の大きさは、スペクトル積層体の応力‐厚さ係数の大きさの±２０％であり、又は応力補償積層体の応力‐厚さ係数の大きさは、スペクトル積層体の応力‐厚さ係数の大きさの±１０％であり、又は応力補償積層体の応力‐厚さ係数の大きさは、スペクトル積層体の応力‐厚さ係数の大きさの±５％であり、又は応力補償積層体の応力‐厚さ係数の大きさは、スペクトル積層体の応力‐厚さ係数の大きさの±３％である。
【００４４】
基板上のある層の応力αは、固相力学の当業者に公知の式から算出又は推定できる。例えば円形断面を有する薄膜の場合、応力σは、式（４）：に示すストーニー（Ｓｔｏｎｅｙ）の方程式の形式：
【００４５】
【数２】
2019502158.tif 000004
【００４６】
から算出でき、ここでｔｓは基板の厚さであり、νｓは基板のポアソン比であり、Ｅｓは基板のヤング率であり、Ｒｐｒｅはコーティング塗布前の基板の曲率半径であり、Ｒｐｏｓｔはコーティング塗布後の基板の曲率半径である。式（４）（又は他の幾何学的形状に関する対応する方程式）の典型的な適用時、νｓ及びＥｓは基板の公知の材料特性であり、ｔｆ、Ｒｐｏｓｔ、及びＲｐｒｅは測定される。
【００４７】
スペクトル積層体及び応力補償積層体内の個々の層に関する応力及び厚さを決定して、各層に関する応力‐厚さ係数を提供するために使用できる。個々の層に関する応力‐厚さ係数を合わせて、スペクトル積層体及び応力補償積層体に関する応力‐厚さ係数を得ることができる。本明細書で使用される非限定的なモデルの文脈において、個々の層に関する応力は、各層が、他の層が存在せずに単独の層として基板上に直接形成される構成において、別個に決定される。積層体内の層の応力は、この構成において決定された当該層の応力と一致すると仮定する。理論によって束縛されることを望むものではないが、本明細書に記載の非限定的なモデルは、単独の層の応力、積層体内の個々の層の応力、及び積層体の正味の応力の、正確な又は近似的な推定であると考えられる。実使用においては、この推定を試験し、積層体内の層の組成及び／又は厚さを調整する、又は精密に調節することによって、製品仕様又は性能目標を満たすことができる。
【００４８】
応力補償積層体全体の応力は、スペクトル積層体全体の応力に対向するが、応力補償積層体又はスペクトル積層体内の個々の層は、互いに対向する応力を有してよい。応力補償積層体及びスペクトル積層体のうちの一方又は両方は、張力下の層と、圧縮下の層とを含んでよい。張力下の層は引張応力を示し、圧縮下の層は圧縮応力を示す。本明細書において、積層体の応力又は応力‐厚さ係数に言及する際には、積層体内の複数の層の組み合わせに関する正味の応力又は正味の応力‐厚さ係数が意図されていることが理解される。例えば、応力補償積層体内に対向する応力を有する複数の層を組み込むことにより、応力補償積層体の応力‐厚さ係数を精密に調節して正確に調整でき、これにより、スペクトル積層体の応力‐厚さ係数に更に一致させることができる。一実施形態では、応力補償積層体は、対向する圧力を有する２つの層を含む。別の実施形態では、応力補償積層体は３つ以上の層を含み、そのうち直接隣接する層は対向する応力を有する（例えば引張応力‐圧縮応力‐引張応力‐…、又は圧縮応力‐引張応力‐圧縮応力‐…）。多層積層体において、同一の応力状態（引張又は圧縮）を有する層は、同一の材料であっても、異なる材料であってもよい。
【００４９】
応力補償積層体は、様々な材料の１つ以上の層を含んでよい。代表的な材料としては、金属酸化物、金属フッ化物、金属酸フッ化物、並びにＮｂ２Ｏ５、Ｙｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ＹｂＦ３、ＹｂＦｘＯｙ、ＲＥ２Ｏ３、ＲＥＦ３（例えばＬａＦ３、ＧｄＦ３）ＲＥＯｘＦｙ、ＳｉＮｘ、Ｓｉ３Ｎ４、ＣｒＮ、ＳｉＯｘＮｙ、ＴＭ２Ｏ３、ＴＭＯ２、ＴＭ２Ｏ５、ＴＭＦ３、ＡｌＦ３、ＭｇＦ２、及びＴＭＯｘＦｙといった金属窒化物（ＲＥは希土類イオンを指し、ＴＭは遷移金属イオンを指す）が挙げられる。Ｎｉ、Ａｌ、Ａｌの合金、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｍｇ、及びＭｇの合金といった金属も、応力補償積層体に含まれ得る。一実施形態では、応力補償積層体は、金属と、熱膨張係数が小さい材料（例えばＳｉＯ２）とを含む。応力補償積層体は例えば、金属層が誘電体層（例えばＳｉＯ２）の間に位置決めされた層の配列を含んでよい（この場合、応力補償積層体は層の配列：ＳｉＯ２／金属／ＳｉＯ２を含む）。金属層は、誘電体層よりも大きな熱膨張係数を有してよい。応力補償積層体内に誘電層を含むことにより、応力補償積層体と基板又はスペクトル積層体とのガルバニー電流的非適合性に関連する問題を緩和又は防止できる。
【００５０】
応力の大きさ、及び層が張力下であるか圧縮下であるかは、基板に左右される。層及び基板の相対格子定数、結晶構造及び熱膨張係数といった因子が、特定の基板上における、応力の大きさ、及び層が張力下であるか圧縮下であるかに影響する。純粋な金属は、大半の基板上で引張状態である。
【００５１】
一実施形態では、応力補償積層体はＹｂＯｘＦｙの層を含む。別の実施形態では、応力補償積層体はＮｂ２Ｏ５の層を含む。別の実施形態では応力補償積層体は、ＹｂＯｘＦｙの層及びＮｂ２Ｏ５の層を含む。更に別の実施形態では、応力補償積層体は、ＹｂＯｘＦｙの層とＮｂ２Ｏ５の層とが交互になった配列を含む。
【００５２】
スペクトル積層体及び／又はバリア層内の応力の補償を提供することに加えて、応力補償積層体は、基板を腐食から保護することもできる。一実施形態では、バリア層は基板に直接隣接し、応力補償積層体はバリア層に直接隣接し、スペクトル積層体は応力補償積層体に直接隣接する。この実施形態では、バリア層及び応力補償積層体のうちの一方又は両方が、基板の腐食を阻害できる。別の実施形態では、応力補償積層体は基板に直接隣接し、スペクトル積層体は応力補償積層体に直接隣接する。この実施形態では、応力補償積層体が基板の腐食を阻害できる。
【００５３】
反射性光学部品の製作は：基板上に応力補償積層体を形成するステップ；上記応力補償積層体上にスペクトル積層体を形成するステップ；並びに任意に、１つ以上の界面層、１つ以上のバリア層及び１つ以上の保護層を形成するステップを含む。
【００５４】
応力補償積層体の複数の層、スペクトル積層体の複数の層、１つ以上のバリア層、１つ以上の界面層、及び１つ以上の保護層は、スパッタリング、物理蒸着、蒸発、プラズマイオン支援堆積、又は化学蒸着によって堆積させてよい。例示的な低圧マグネトロンスパッタリングプロセスは、米国特許第５，５２５，１９９号明細書に記載されており、その開示は参照により本出願に援用される。ソース及びガスツーリング構成と合わせたチャンバの「過剰な（ｏｖｅｒ）」ポンピングにより、低圧スパッタリングが可能となり、高密度の反応性及び非反応性フィルムの堆積が可能となる。例えばＭｇとＡｌとの同時スパッタリング、又は所定の組成物のアルミニウム合金化された標的物からのスパッタリングを用いて、Ａｌ又はＡｌ合金基板とのＣＴＥの適合を向上させることができる。低圧マグネトロンスパッタリングプロセスを用いて、Ａｌ及び他の元素の窒化、酸化又は酸窒化化合物を形成することもでき、これによって界面及び／又はバリア層を提供できる。膜の密度は、堆積速度、表面のイオン衝撃、又はプラズマに対する表面の曝露によって影響され得る。ゆっくりとした堆積速度は、より高密度の、欠陥がより少ない層を提供する。層の堆積速度は、１０オングストローム／秒未満、又は５オングストローム／秒未満、又は２オングストローム／秒未満であってよい。イオン衝撃又はプラズマへの曝露によって、上記層を原位置で平滑化できる。
【００５５】
ある層に関する具体的な組成物の同定後、上記組成物のスパッタリング標的（又は上記組成物の元素を含む複数のスパッタリング標的の組み合わせ）を製作して、所望のコーティングのスパッタリングに使用する。基板表面は層の形態に影響を及ぼすため、基板表面を、可能な限り平滑で、欠陥を有しないものとなるように処理することが望ましい場合がある。基板表面における大きな角度のイオン衝撃を使用して、形態を最適化することもできる。
【００５６】
上記層のうちの１つ以上を堆積中に高密度化して、欠陥を最小化してよい。高密度化技法としては、堆積中のイオン若しくはプラズマ衝撃、（例えばソースのマスキングによる）スパッタリング標的からの大きな角度での堆積の最小化、又は基板上に形成される複数の層の積層体内に１つ以上の高密度層を含めることが挙げられる。上記高密度化技法はまた、層を平滑化できる。イオン又はプラズマ衝撃は、不活性ガス（例えばＡｒ、Ｋｒ、Ｈｅ）から形成されるイオン又はプラズマを利用してよい。一実施形態では、堆積中の表面のイオン衝撃は、０．５〜１ｍＡ／ｃｍ２という平均Ａｒイオンビーム密度、及び３０ｅＶ〜６０ｅＶという平均Ａｒイオンエネルギを利用する。
【００５７】
反射性光学部品の製作はまた、基板表面上に材料を堆積させる前の、基板表面の処置も含んでよい。基板表面の処置は、基板表面の洗浄、欠陥若しくは不純物の除去、又は基板表面の平滑化を含んでよい。基板表面の処置は、基板表面の加熱、基板表面の研磨、プラズマ若しくはイオンビームに対する基板表面の曝露、又はダイヤモンド切削を含んでよい。一実施形態では、基板表面の処置は、８０〜１１０℃での１〜２時間の加熱を含む。別の実施形態では、基板表面の処置は、１５〜３０分間のイオン衝撃を含む。基板表面は、ダイヤモンド切削によって平滑化してよい。研磨は、基板のダイヤモンド切削後、かつ基板の加熱又はイオン衝撃前に実施してよい。
【実施例】
【００５８】
例示的な実施例
これより、本記載の選択された複数の態様を例示する代表的な実施例を記載する。これらの実施例は、個々の層及び個々の層の積層体内の応力の大きさ及び状態の決定の例示を含む。鏡への応用についても議論する。
【００５９】
様々な材料の単一の層を、直径１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、ポアソン比０．２６及びヤング率１３０ＧＰａの、別個の結晶Ｓｉ（１００）基板上に堆積させた。層の堆積の前及び後に、Ｂｒｕｋｅｒ  Ｄｅｋｔａｋ  １５０スタイラス形状計を用いて、各基板の曲率半径を測定した。式（５）を用いて、各層に関する応力σを、測定された曲率半径から決定した。各層の厚さも、Ｂｒｕｋｅｒ  Ｄｅｋｔａｋ  １５０スタイラス形状計を用いて測定した。
【００６０】
図３及び４はそれぞれ、ＹｂＯｘＦｙ薄膜層の１２８ｎｍ厚のコーティングの堆積前及び後の、Ｓｉ基板（直径１００ｍｍ）の表面の測定値を示す。ＹｂＯｘＦｙ層は、ＩＡＤ電子ビーム蒸発によって堆積され、基板の全表面を被覆した。図３及び４に示す形状計プロットは、基板上の側方位置の関数として、表面高さを示す。８０ｍｍの直径を有する領域を走査した。曲率半径Ｒｐｒｅ及びＲｐｏｓｔを、形状計のデータから導出した。ＹｂＯｘＦｙフィルムに関する応力αは、引張応力であると決定され、その大きさは１４５ＭＰａであった。
【００６１】
図５及び６はそれぞれ、Ｎｂ２Ｏ５薄膜層の１１４ｎｍ厚のコーティングの堆積前及び後の、Ｓｉ基板の表面の測定値を示す。曲率半径Ｒｐｒｅ及びＲｐｏｓｔを、形状計のデータから導出した。Ｎｂ２Ｏ５フィルムに関する応力σは、圧縮応力であると決定され、その大きさは３５１ＭＰａであった。
【００６２】
Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、及びＡｇの層に関して、同様の測定を実施した。表１は、結晶Ｓｉ（１００）基板上の材料に関する応力の大きさ及び状態を列挙したものである。Ａｇに関して測定された応力は、測定技法の誤差のマージン内であり、表１では報告されない。
【００６３】
【表１】
2019502158.tif 000005
【００６４】
図７は、結晶Ｓｉ（１００）基板上にスペクトル積層体を有する、反射性光学部品を示す。上で示したように、結晶Ｓｉ（１００）基板の直径は１００ｍｍ、厚さは０．５ｍｍである。スペクトル積層体は、１つの反射層としてのＡｇ、Ａｇ反射層の対向する側部上の２つのＡｌ２Ｏ３界面層、並びに一連の調節層（２つのＹｂＯｘＦｙ層及び１つのＮｂ２Ｏ５層）を含む。スペクトル積層体に関する応力及び応力‐厚さ係数（Ｓｓ）は、図３〜６に示すデータ及び表１に示すデータから導出される圧力を用いてモデル化できる。その結果を、スペクトル積層体内の層の厚さを含めて、表２にまとめ、この表２では、層は図７に示した通りの順序である。
【００６５】
【表２】
2019502158.tif 000006
【００６６】
表２に示す結果は、スペクトル積層体の正味応力が圧縮応力であること、及び応力‐厚さ係数の値が１９．９４ＭＰａ‐μｍであることを示す。スペクトル積層体内の応力を補償するために、上記反射性光学部品に、打ち消し合う（引張）応力‐厚さ係数を有する応力補償積層体を含めることができる。図８は、ＹｂＯｘＦｙの単一の層からなる応力補償積層体を更に含む、図７の基板及びスペクトル積層体有する反射性光学部品を示す。上述のように、ＹｂＯｘＦｙの層内の応力σは、大きさが１４５ＭＰａの引張応力である。ＹｂＯｘＦｙの層の応力‐厚さ係数は、−１４５ＭＰａと、ＹｂＯｘＦｙ層の厚さとの積である。ＹｂＯｘＦｙ層の厚さを０．１３７５μｍとなるように設計することにより、ＹｂＯｘＦｙ層の応力‐厚さ係数は−１９．９４ＭＰａ‐μｍとなり、スペクトル積層体の応力‐厚さ係数と均衡する。
【００６７】
図９は、図７に示す反射性光学部品が、Ｎｂ２Ｏ５の１つの層及びＹｂＯｘＦｙの１つの層を含む応力補償積層体を更に含む、実施例を示す。Ｎｂ２Ｏ５の層及びＹｂＯｘＦｙの層は、対向する応力を有する。応力補償積層体内に複数の層を含めることにより、腐食又は摩耗に対する基板の耐性をより良好なものとすることができ、また基板に対する共形性又は接着もより良好なものとすることができる。上述の測定値から、Ｎｂ２Ｏ５の層の応力σは３５１ＭＰａでありＹｂＯｘＦｙの層の応力σは−１４５ＭＰａである。この２層型応力補償積層体の応力‐厚さ係数Ｓｃは、式（５）：
【００６８】
【数３】
2019502158.tif 000007
【００６９】
によって与えられ、ここでｔＮｂ２Ｏ５はＮｂ２Ｏ５層の厚さであり、ｔＹｂＯｘＦｙはＹｂＯｘＦｙ層の厚さである。Ｎｂ２Ｏ５及びＹｂＯｘＦｙ層の厚さの様々な組み合わせにより、スペクトル積層体の応力‐厚さ係数ＳＳの値を打ち消す又は相殺する応力‐厚さ係数Ｓｃの値を提供できる。Ｓｃ＝−１９．９４ＭＰａ‐μｍである場合に、応力‐厚さ係数の厳密な均衡が発生する。このＳｃの値は例えば、Ｎｂ２Ｏ５層の厚さが０．０４０μｍであり、ＹｂＯｘＦｙ層の厚さが０．２３４μｍである場合に得ることができる。Ｎｂ２Ｏ５及びＹｂＯｘＦｙ層の厚さの、他の多数の組み合わせが可能である。
【００７０】
図１０は、図７に示す反射性光学部品が、１つのＮｂ２Ｏ５の層及び１つのＹｂＯｘＦｙの層を含む二重層構造を４周期含む応力補償積層体を更に含む、実施形態を示す。応力補償積層体は８つの層を含み、式（７）：
【００７１】
【数４】
2019502158.tif 000008
【００７２】
によって与えられる応力‐厚さ係数Ｓｃを有し、ここでｉは積層体内の層のインデックスであり、８は応力補償積層体内の層の数であり、Ｓｃｉは、応力補償積層体のｉ番目の層の応力‐厚さ係数であり、σｉは、応力補償積層体のｉ番目の層の応力であり、ｔｉは、応力補償積層体のｉ番目の層の厚さである。異なる複数のＮｂ２Ｏ５層の厚さは、同一であっても異なっていてもよい。異なる複数のＹｂＯｘＦｙ層の厚さは、同一であっても異なっていてもよい。層の厚さの複数の組み合わせによって、スペクトル積層体の応力‐厚さ係数を相殺する補償値Ｓｃ＝−１９．９４が得られる。一例では、Ｎｂ２Ｏ５の全ての層の厚さは０．０１０μｍであり、ＹｂＯｘＦｙの全ての層の厚さは０．０５９μｍである。
【００７３】
図１１〜１４は、２つの鏡の試料の表面形状測定値を示す。表面形状は、反射性コーティングを有する基板（図１２及び１４）、並びに反射性コーティングを有しない基板（図１１及び１３）に関して示されている。表面形状は、Ｚｙｇｏ  Ｖｅｒｉｆｉｅ（商標）ＸＰＺ干渉計を用いて測定した。干渉計は、１／２０の光波、４インチ（１０．１６ｃｍ）のＤｙｎａｆｌｅｃｔ透過平面を用いてセットアップし、ＭｅｔｒｏＰｒｏ９ソフトウェアを用いて動作させた。測定系分析（ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｓｙｓｔｅｍ  ａｎａｌｙｓｉｓ：ＭＳＡ）により、それぞれが３位相の平均からなる１０回の個々の測定に関して、ＲＭＳ（二乗平均平方根）標準偏差は波面誤差０．００２であった。標準誤差は、波面誤差０．００２ＲＭＳであった。測定の構成は、フィルタを含まず、誤差減算を含まず、ピストン及びタイルの除去を含み、またマスクを用いない全表面測定を含んでいた。
【００７４】
図１１及び１２は、代表的な鏡の試料の表面形状の歪みを示す。鏡は、応力補償積層体を有しない基板に直接隣接するスペクトル積層体を含む、反射性コーティングからなっていた。基板は、厚さ０．５ｍｍ及びアスペクト比＞１３：１の結晶Ｓｉ（１００）であった。スペクトル積層体は、（基板の表面から離れる昇順で）Ｓｉ３Ｎ４／Ａｌ２Ｏ３／Ａｇ／Ａｌ２Ｏ３／ＹｂＯｘＦｙ／Ｎｂ２Ｏ５／ＹｂＯｘＦｙの層を含んでいた。
【００７５】
図１１は、反射性コーティングの塗布前の基板の表面の画像を示す。上側の図は上面図であり、下側の図は斜視図である。データの分析は、反射性コーティングを有しない基板の表面形状が０．７５４フリンジ（ピーク・トゥ・バレー）又は０．０５４フリンジ（ＲＭＳ）であったこと、及び表面の強度が０．０３６フリンジであったことを示す。
【００７６】
図１２は、反射性コーティングの塗布後の基板の表面の画像を示す。上側の図は上面図であり、下側の図は斜視図である。データの分析は、反射性コーティングを有する基板の表面形状が２．５４１フリンジ（ピーク・トゥ・バレー）又は０．５７８フリンジ（ＲＭＳ）であったこと、及び表面の強度が−２．３７９フリンジであったことを示す。図１２からの結果は、鏡の表面上への反射性コーティングの堆積が、鏡の形状及び強度に有意な歪を発生させることを示している。
【００７７】
図１３及び１４は、代表的な鏡の試料の表面形状の歪みに対する、応力補償積層体を含むことによる有益な影響を示す。鏡は、基板に直接隣接する応力補償積層体と、上記応力補償積層体に直接隣接するスペクトル積層体とを含む、反射性コーティングからなっていた。基板は、厚さ０．５ｍｍ及びアスペクト比＞１５：１の結晶Ｓｉ（１００）であった。応力補償積層体は、（基板の表面から離れる昇順で）Ｎｂ２Ｏ５／ＹｂＯｘＦｙ／Ｎｂ２Ｏ５／ＹｂＯｘＦｙ／Ｎｂ２Ｏ５／ＹｂＯｘＦｙ／Ｎｂ２Ｏ５／ＹｂＯｘＦｙ／Ｎｂ２Ｏ５。の層を含んでいた。スペクトル積層体は、（応力補償積層体の表面から離れる昇順で）Ａｌ２Ｏ３／Ａｇ／Ａｌ２Ｏ３／ＹｂＯｘＦｙ／Ｎｂ２Ｏ５／ＹｂＯｘＦｙの層を含んでいた。
【００７８】
図１３は、反射性コーティングの塗布前の基板の表面の画像を示す。上側の図は上面図であり、下側の図は斜視図である。データの分析は、反射性コーティングを有しない基板の表面形状が波面誤差０．１３７（ピーク・トゥ・バレー）又は波面誤差０．０２２（ＲＭＳ）であったこと、及び表面の強度が波面誤差−０．００５であったことを示す。
【００７９】
図１４は、反射性コーティングの塗布後の基板の表面の画像を示す。上側の図は上面図であり、下側の図は斜視図である。データの分析は、反射性コーティングを有する基板の表面形状が波面誤差０．１３９（ピーク・トゥ・バレー）又は波面誤差０．０１９（ＲＭＳ）であったこと、及び表面の強度が波面誤差−０．００９であったことを示す。図１４からの結果は、反射性コーティングに応力補償積層体を含めることにより、スペクトル積層体に起因する表面形状及び強度の歪みが実質的に相殺されることを示している。鏡の表面形状及び強度は、反射性コーティングを有する基板及び反射性コーティングを有しない基板に関して略同一である。 
【００８０】
そうでないことがはっきりと言明されていない限り、本明細書に記載のいずれの方法が、その複数のステップをある具体的な順序で実施することを要求するものとして解釈されることは、全く意図されていない。従って、方法クレームが、その複数のステップが従うべき順序を実際に記載していない場合、又はそうでなくても、請求項若しくは本説明中に、上記複数のステップがある具体的な順序に限定されることが具体的に言明されていない場合、いずれの特定の順序が推定されることは全く意図されていない。
【００８１】
例示されている実施形態の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変形を実施できることは、当業者には明らかであろう。例示されている実施形態の精神及び実質を援用した、本開示の実施形態の修正、組み合わせ、部分的組み合わせ及び変形は、当業者に想起され得るため、本説明は、添付の請求項及びその均等物の範囲内の全てを含むものとして解釈されるものとする。
【００８２】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００８３】
実施形態１
基板；
第１の応力‐厚さ係数を有する、反射性積層体；及び
上記第１の応力‐厚さ係数に対向する第２の応力‐厚さ係数を有する、応力補償積層体
を備える、鏡。
【００８４】
実施形態２
上記基板はＡｌ又はＡｌの合金である、実施形態１に記載の鏡。
【００８５】
実施形態３
上記反射性積層体は２つ以上の層を含む、実施形態１又は２に記載の鏡。
【００８６】
実施形態４
上記２つ以上の層は反射層及び界面層を含む、実施形態３に記載の鏡。
【００８７】
実施形態５
上記２つ以上の層は更に調節層を含む、実施形態４に記載の鏡。
【００８８】
実施形態６
上記反射層はＡｇを含む、実施形態４に記載の鏡。
【００８９】
実施形態７
上記応力補償積層体は遷移金属酸化物を含む、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の鏡。
【００９０】
実施形態８
上記応力補償積層体は希土類酸化物を含む、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の鏡。
【００９１】
実施形態９
上記応力補償積層体は酸フッ化物化合物を含む、実施形態１〜６のいずれか１つに記載の鏡。
【００９２】
実施形態１０
上記応力補償積層体は２つ以上の層を供える、実施形態１〜９のいずれか１つに記載の鏡。
【００９３】
実施形態１１
上記２つ以上の層は、酸化物化合物を含む第１の層と、酸フッ化物化合物を含む第２の層とを含む、実施形態１０に記載の鏡。
【００９４】
実施形態１２
上記酸化物化合物は遷移金属酸化物化合物であり、上記酸フッ化物化合物は希土類酸フッ化物化合物である、実施形態１１に記載の鏡。
【００９５】
実施形態１３
上記２つ以上の層は、張力下の第１の層と、圧縮下の第２の層とを含む、実施形態１０に記載の鏡。
【００９６】
実施形態１４
上記第１の層は酸フッ化物化合物を含む、実施形態１３に記載の鏡。
【００９７】
実施形態１５
上記第１の層は、上記第２の層に直接接触する、実施形態１３又は１４に記載の鏡。
【００９８】
実施形態１６
上記２つ以上の層は更に、張力下の第３の層及び圧縮下の第４の層を含む、実施形態１３〜１５のいずれか１つに記載の鏡。
【００９９】
実施形態１７
上記第１の層は、上記第２の層及び上記第４の層に直接接触する、実施形態１６に記載の鏡。
【０１００】
実施形態１８
上記２つ以上の層は、Ｎｂ２Ｏ５の層及びＹｂＯｘＦｙの層を含む、実施形態１０に記載の鏡。
【０１０１】
実施形態１９
上記第１の応力‐厚さ係数は圧縮であり、上記第２の応力‐厚さ係数は引張である、実施形態１〜１８のいずれか１つに記載の鏡。
【０１０２】
実施形態２０
上記第１の応力‐厚さ係数は第１の大きさを有し、
上記第２の応力‐厚さ係数は第２の大きさを有し、
上記第２の大きさは、上記第１の大きさの±２０％以内である、実施形態１〜１８のいずれか１つに記載の鏡。
【０１０３】
実施形態２１
上記第２の大きさは、上記第１の大きさの±５％以内である、実施形態２０に記載の鏡。
【０１０４】
実施形態２２
上記応力補償積層体は上記基板に直接接触する、実施形態１〜２１のいずれか１つに記載の鏡。
【０１０５】
実施形態２３
上記スペクトル積層体は上記応力補償積層体に直接接触する、実施形態１〜２２のいずれか１つに記載の鏡。
【０１０６】
実施形態２４
基板上に応力補償積層体を形成するステップ；及び
上記応力補償積層体上にスペクトル積層体を形成するステップ
を含む、鏡を作製する方法。
【符号の説明】
【０１０７】
１０      反射性光学部品
２０      基板
３０      応力補償積層体
４０      スペクトル積層体
５０      スペクトル積層体
５５      界面層
６０      反射層
７０      界面層
８０      調節層
９０      保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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